JP2019110664A - Cooling structure for stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のステータを冷媒によって冷却するステータの冷却構造に関する。 The present invention relates to a stator cooling structure for cooling a stator of a rotating electrical machine with a refrigerant.
電気自動車やハイブリッド自動車においては、大出力の駆動用のモータジェネレータ(回転電機)を搭載している。このような大出力の回転電機では、その発熱も大きく、循環する冷媒によって冷却する場合が多い。そして、この回転電機の冷却については、効果的な冷却が望まれ、各種の提案がある。 In electric vehicles and hybrid vehicles, a motor generator (a rotating electric machine) for driving with a large output is mounted. In such a large output rotary electric machine, the heat generation is also large, and in many cases, it is cooled by the circulating refrigerant. And about cooling of this rotary electric machine, effective cooling is desired and there are various proposals.
特許文献1では、積層プレートを積層して形成されるステータコアについて、軸方向に貫通する冷媒通路を形成し、この冷媒通路の壁に軸方向に連続して延びる複数の突起を形成することが示されている。 In Patent Document 1, it is shown that, for a stator core formed by laminating laminated plates, an axially penetrating refrigerant passage is formed, and a plurality of projections extending continuously in the axial direction are formed on the wall of the refrigerant passage. It is done.
ここで、ステータの冷却にもステータ内部に冷媒通路を形成したり、上方から冷媒を供給したりと、複数の手段がある。そして、いずれの手段においても効果的にステータを冷却したいという要望がある。 Here, also for cooling the stator, there are a plurality of means such as forming a refrigerant passage inside the stator and supplying the refrigerant from above. And there is a demand for cooling the stator effectively by any means.
本発明は、ステータをその外周側から効果的に冷却できるステータの冷却構造を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a stator cooling structure capable of effectively cooling the stator from the outer peripheral side thereof.
本発明は、積層プレートを軸方向に複数積層して形成されるステータと、前記ステータの外周の少なくとも一部を覆うケースと、前記ステータと前記ケースとの間に設けられ冷媒を流す冷媒通路と、を含み、前記積層プレートの外周には、径方向に突出する突出部が周方向に間隔をおいて複数設けられており、前記積層プレートを、前記突出部の周方向位置をずらして積層することで、前記冷媒通路が周方向のジグザグ通路を有する。 According to the present invention, there is provided a stator formed by laminating a plurality of laminated plates in an axial direction, a case covering at least a part of the outer periphery of the stator, and a refrigerant passage provided between the stator and the case for flowing a refrigerant , And a plurality of protruding portions protruding in the radial direction are provided circumferentially at intervals on the outer periphery of the laminated plate, and the laminated plate is stacked while shifting the circumferential position of the protruding portion Thus, the refrigerant passage has a zigzag passage in the circumferential direction.
また、突出部の周方向長さは、突出部間に存在する凹部より短く、隣接する周方向位置のずれた突出部同士は周方向において隙間をおいて位置しているとよい。 In addition, it is preferable that the circumferential length of the projecting portion is shorter than the concave portion existing between the projecting portions, and the projecting portions shifted in adjacent circumferential position are positioned with a gap in the circumferential direction.
また、所定数の前記積層プレートをブロックとし、ブロックごとに突出部の周方向位置がずれているとよい。 Further, it is preferable that a predetermined number of the laminated plates be used as a block, and the circumferential position of the projecting portion be shifted for each block.
本発明によれば、冷媒がステータの外周側のジグザグの冷媒通路を流れるため、ステータを効果的に冷却することができる。 According to the present invention, since the refrigerant flows through the zigzag refrigerant passage on the outer peripheral side of the stator, the stator can be effectively cooled.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described herein.
図1は、回転電機10について、軸方向から見た模式図である。中心に軸方向に伸びる回転軸12があり、その周りに円筒状のロータ14が固着されている。永久磁石モータであれば、ロータ14にはその極数に合わせた磁石が埋め込まれている。 FIG. 1 is a schematic view of a rotating electrical machine 10 as viewed from an axial direction. At the center is an axially extending rotary shaft 12 around which a cylindrical rotor 14 is secured. In the case of a permanent magnet motor, magnets matched to the number of poles are embedded in the rotor 14.
ロータ14の外側(外周側)には、円筒状のステータ16が設けられている。このステータ16はステータコアとステータコイルを含み、ステータコアはドーナツ状であり、内側に向けて突出する複数のティースを有し、このティースに複数相(たとえば3相)のステータコイルが巻回されている。 A cylindrical stator 16 is provided on the outer side (peripheral side) of the rotor 14. The stator 16 includes a stator core and a stator coil. The stator core has a donut shape, has a plurality of teeth projecting inward, and a plurality of (for example, three-phase) stator coils are wound around the teeth. .
また、ステータ16のステータコアは、多数の円板状の積層プレートを積層して形成されている。積層プレートには電磁鋼板などが利用される。 In addition, the stator core of the stator 16 is formed by laminating a large number of disk-shaped laminated plates. An electromagnetic steel plate etc. are utilized for a lamination plate.
そして、ステータ16の外側(外周側)には、所定の間隔をあけてケース18が設けられており、ステータ16の外周とケース18の内壁の間が冷媒通路20となっている。なお、ケース18の上部には冷媒入口20aが設けられ、ケース18の下部には冷媒出口20bが設けられている。冷媒通路20は、冷媒の自重により下方に流れるのであれば、冷媒入口20a、冷媒出口20bは、軸方向に伸び、ステータ16の全体に上から下に向かって冷媒が流れるように構成するのが好適であるが、圧送するのであれば、らせん通路として軸方向の一端側から流入した冷媒がステータ16の外周を旋回するようにしてもよい。なお、冷媒としては、通常ATF(Automatic transmission fluid)などのオイルが用いられる。 A case 18 is provided on the outer side (outer periphery side) of the stator 16 at a predetermined interval, and a refrigerant passage 20 is formed between the outer periphery of the stator 16 and the inner wall of the case 18. A refrigerant inlet 20 a is provided at the upper part of the case 18, and a refrigerant outlet 20 b is provided at the lower part of the case 18. If the refrigerant passage 20 flows downward by its own weight, the refrigerant inlet 20a and the refrigerant outlet 20b extend in the axial direction so that the refrigerant flows from the top to the bottom of the entire stator 16 Although it is preferable, as long as the pressure is fed, the refrigerant flowing from one end side in the axial direction as the spiral passage may turn around the outer periphery of the stator 16. In addition, as a refrigerant | coolant, oil, such as ATF (Automatic transmission fluid), is used normally.
図2には、ステータ16の外周部を軸方向から見た拡大図を示してある。ステータ16の積層プレート30の外周部には、突出部32が形成されている。突出部32は、径方向に伸びた部分であり、積層プレート30の外周をプレス加工する際に形成することができる。そして、突出部32の周方向の長さAは、突出部間に存在する凹部34の周方向長さBに比べて短くなっている。従って、1つの積層プレート30と他の積層プレート30を、軸を中心として回転して両者の周方向位置をオフセットすることで、両者の突出部32の間に隙間が生じる。 In FIG. 2, the enlarged view which looked at the outer peripheral part of the stator 16 from the axial direction is shown. A projecting portion 32 is formed on the outer peripheral portion of the laminated plate 30 of the stator 16. The protrusion 32 is a portion extending in the radial direction, and can be formed when the outer periphery of the laminated plate 30 is pressed. The circumferential length A of the projecting portion 32 is shorter than the circumferential length B of the recess 34 present between the projecting portions. Therefore, when one lamination plate 30 and the other lamination plate 30 are rotated about the axis to offset their circumferential positions, a gap is generated between the two projecting parts 32.
なお、積層プレート30は比較的薄い。従って、冷媒通路20を形成するためには、1枚の積層プレート30ではなく、複数枚の積層プレート30を利用することが好適である。そこで、積層プレート30を複数枚積層したものをセットとして、軸に対する角度を回転して、冷媒通路20を形成することが好適である。 The lamination plate 30 is relatively thin. Therefore, in order to form the refrigerant passage 20, it is preferable to use a plurality of laminated plates 30 instead of one laminated plate 30. Therefore, it is preferable to form the refrigerant passage 20 by rotating an angle with respect to the axis by setting a plurality of laminated plates 30 stacked as a set.
なお、積層プレート30の突出部32は、積層プレート30の打ち抜きの際に一緒に加工することで工程数を増加させないで形成することができる。 In addition, the protrusion part 32 of the lamination plate 30 can be formed without increasing the number of processes by processing together at the time of punching of the lamination plate 30. FIG.
特に、ステータコアの形成においては、所定の枚数のブロック毎に積層プレートを対称性のあるピッチで回転し、軸に対する周方向位置を変更して積層する転積が行われる。この転積によって、積層プレート30のブロック同士の突出部32の周方向位置をオフセットして、ジグザグの冷媒通路を形成することが好適である。例えば、積層プレート30を固定するボルト穴が90度ごとにあれば、90度ごとに突出部32の位置がオフセットしていればよい。これによって、転積のブロックごとに、突出部32の位置が異なることになり、ジグザグの冷媒通路20が形成される。 In particular, in the formation of the stator core, the lamination plate is rotated at a symmetrical pitch for each predetermined number of blocks, and a rolling process is performed in which the circumferential position with respect to the axis is changed and lamination is performed. It is preferable to offset the circumferential direction position of the protrusion part 32 of the blocks of the lamination | stacking plate 30 by this rolling, and to form a zigzag refrigerant path. For example, if the bolt holes for fixing the laminated plate 30 are every 90 degrees, the positions of the protrusions 32 may be offset every 90 degrees. By this, the position of the protrusion part 32 will differ for every block of rolling, and the refrigerant passage 20 of a zigzag is formed.
図3は、図2に示されるステータ16の部分を径方向外側から見た模式図である。従って、冷媒は矢印のように周方向に流れ、図3においては周方向が上下方向になっている。 FIG. 3 is a schematic view of the portion of the stator 16 shown in FIG. 2 as viewed from the outside in the radial direction. Therefore, the refrigerant flows in the circumferential direction as shown by the arrow, and in FIG. 3, the circumferential direction is in the vertical direction.
このように、各積層プレート30において、突出部32の周方向位置がオフセットされるため隣接する積層プレート30間で突出部32の位置がずれており、各突出部32間には隙間がある。従って、図示するように、周方向に流れてきた冷媒は突出部32に突き当たり横方向に逃げ、周方向に進む。このようなことを繰り返すことによって、冷媒は軸方向においてジグザグに進むことになり、冷媒とステータ16との接触が密になり、冷却効果を向上することができる。 Thus, in each laminated plate 30, the circumferential position of the projecting portion 32 is offset, so that the position of the projecting portion 32 is shifted between the adjacent laminated plates 30, and there is a gap between the projecting portions 32. Therefore, as shown in the drawing, the refrigerant flowing in the circumferential direction strikes the projecting portion 32 and escapes in the lateral direction to advance in the circumferential direction. By repeating such a thing, a refrigerant will advance zigzag in the direction of an axis, contact of a refrigerant and stator 16 becomes dense, and a cooling effect can be improved.
図4には、回転電機の側方から見た断面の模式図を示してある。ロータ14は、外形を模式的に示してある。ステータ16については、プレートまたはプレートのブロックを示している。また、ステータコイルについてはそのコイルエンド16aをステータ16の軸方向から突出するように示してある。 FIG. 4 shows a schematic view of a cross section viewed from the side of the rotary electric machine. The rotor 14 is schematically shown in outline. For the stator 16, a plate or block of plates is shown. In addition, the coil end 16 a of the stator coil is shown to project from the axial direction of the stator 16.
ケース18は、ステータ16の軸方向前後面の周辺部で固定される。また、積層プレート30の突出部32は、ケース18の内壁まで伸びており、これによって冷媒通路20は、ジグザグ通路となっている。 The case 18 is fixed at the periphery of the axial front and rear surfaces of the stator 16. Further, the projecting portion 32 of the laminated plate 30 extends to the inner wall of the case 18, whereby the refrigerant passage 20 is a zigzag passage.
なお、ケース18は、ステータ16の外周のすべてを覆う必要はなく、軸方向の一部のみでもよく、また周方向も一部でもよい。 The case 18 does not have to cover the entire outer periphery of the stator 16 and may be only a part in the axial direction or a part in the circumferential direction.
図5において、さらに他の実施形態の構成を示してある。この例においては、突出部32の外端は、ケース18の内壁の手前に位置しており、ケース内壁に沿って冷媒の流れる空間が形成されている。そこで、冷媒は突出部32の径方向外側を通っても流れる。しかし、この冷媒通路20においても、冷媒の通路はその径が広がったり狭くなったりを繰り返す。従って、冷媒はステータ16の外周に衝突し、熱交換効率を上昇することができる。 FIG. 5 shows the configuration of still another embodiment. In this example, the outer end of the protrusion 32 is located in front of the inner wall of the case 18, and a space through which the refrigerant flows is formed along the inner wall of the case. Therefore, the refrigerant flows even if it passes through the radially outer side of the protrusion 32. However, also in the refrigerant passage 20, the passage of the refrigerant repeats its diameter increasing and decreasing. Therefore, the refrigerant collides with the outer periphery of the stator 16, and the heat exchange efficiency can be increased.
このように、実施形態に係る冷却構造によれば、冷媒通路20に、ステータ16の外周に設けた突出部32が位置する。これによって、冷却媒体と接触するステータ16の表面積が大きくなり、また冷却媒体の流れが乱流となり冷却効率を向上することができる。さらに、軸方向に隣接する突出部32間に周方向の隙間が形成されているため、周方向の冷媒の流れをスムーズなものにできる。 Thus, according to the cooling structure according to the embodiment, the protrusion 32 provided on the outer periphery of the stator 16 is located in the refrigerant passage 20. As a result, the surface area of the stator 16 in contact with the cooling medium is increased, and the flow of the cooling medium becomes turbulent and the cooling efficiency can be improved. Furthermore, since a circumferential gap is formed between the axially adjacent projecting portions 32, the refrigerant flow in the circumferential direction can be made smooth.
10 回転電機、12 回転軸、14 ロータ、16 ステータ、16a コイルエンド、18 ケース、20 冷媒通路、20a 冷媒入口、20b 冷媒出口、30 積層プレート、32 突出部、34 凹部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 rotary electric machines, 12 rotating shafts, 14 rotors, 16 stators, 16a coil ends, 18 cases, 20 refrigerant passages, 20a refrigerant inlets, 20b refrigerant outlets, 30 laminated plates, 32 protrusions, 34 recesses.
Claims (1)
前記ステータの外周の少なくとも一部を覆うケースと、
前記ステータと前記ケースとの間に設けられ冷媒を流す冷媒通路と、
を含み、
前記積層プレートの外周には、径方向に突出する突出部が周方向に間隔をおいて複数設けられており、
前記積層プレートを、前記突出部の周方向位置をずらして積層することで、前記冷媒通路が周方向のジグザグ通路を有する、
ステータの冷却構造。
A stator formed by laminating a plurality of laminated plates in the axial direction;
A case covering at least a part of the outer periphery of the stator;
A refrigerant passage provided between the stator and the case for flowing a refrigerant;
Including
On the outer periphery of the laminated plate, a plurality of radially projecting protrusions are provided at intervals in the circumferential direction,
The refrigerant passage has a zigzag passage in the circumferential direction by laminating the laminated plate while shifting the circumferential position of the protrusion.
Stator cooling structure.
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